(57)【要約】【課題】  ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させる、あるいは、応力に耐え得る強度を有する。【解決手段】  回転子は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されるロータコアと、ロータコアの周方向に沿って形成される開口部１１４に挿入される永久磁石と、ロータコアを回転軸方向から挟むようにして設けられるエンドプレートとを含む。永久磁石は、ロータコアとエンドプレートとのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定される。ロータコアの回転軸方向の端部に設けられる電磁鋼板１１２における開口部１１４は、開口部１１４とロータコアの径方向外側の外縁部１１６との最短距離が端部以外の電磁鋼板における最短距離よりも大きくなるように形成される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と固定子とを有する回転電機の回転子構造であって、前記回転子は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されるロータコアと、前記ロータコアの周方向に沿って形成される開口部に挿入される永久磁石と、前記ロータコアを回転軸方向から挟むようにして設けられるエンドプレートとを含み、前記永久磁石は、前記ロータコアと前記エンドプレートとのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定され、
前記ロータコアの前記回転軸方向の端部に設けられる電磁鋼板は、前記開口部の前記ロータコアの径方向の幅が、前記端部以外の電磁鋼板の開口部よりも大きくなるように形成される、回転電機の回転子構造。
【請求項２】
回転子と固定子とを有する回転電機の回転子構造であって、前記回転子は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されるロータコアと、前記ロータコアの周方向に沿って形成される開口部に挿入される永久磁石と、前記ロータコアを回転軸方向から挟むようにして設けられるエンドプレートとを含み、前記永久磁石は、前記ロータコアと前記エンドプレートとのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定され、
前記ロータコアの前記回転軸方向の端部に設けられる電磁鋼板における前記開口部は、前記開口部と前記ロータコアの径方向外側の外縁部との最短距離が前記端部以外の電磁鋼板における最短距離よりも大きくなるように形成される、回転電機の回転子構造。
【請求項３】
前記開口部は、２つの開口部がＶ字型になるように設けられる１対の開口部である、請求項１または２に記載の回転電機の回転子構造。
【請求項４】
前記開口部は、２つの開口部がそれぞれ径方向に直交する方向に沿って設けられる１対の開口部である、請求項１または２に記載の回転電機の回転子構造。
【請求項５】
前記開口部は、前記ロータコアの径方向に直交する方向に沿って形成される開口部である、請求項１または２に記載の回転電機の回転子構造。
【請求項６】
前記開口部は、Ｖ字形状の開口部である、請求項１または２に記載の回転電機の回転子構造。
【請求項７】
回転子と固定子とを有する回転電機の回転子構造であって、前記回転子は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されるロータコアと、前記ロータコアの周方向に沿って形成される開口部に挿入される永久磁石と、前記ロータコアを回転軸方向から挟むようにして設けられるエンドプレートとを含み、前記永久磁石は、前記ロータコアと前記エンドプレートとのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定され、
前記開口部は、２つの開口部を有する１対の開口部であって、
前記ロータコアの前記回転軸方向の端部に設けられる電磁鋼板の前記２つの開口部において、一方の開口部と他方の開口部との間に切り欠き部が形成される、回転電機の回転子構造。
【請求項８】
前記２つの開口部は、Ｖ字型になるように設けられる、請求項７に記載の回転電機の回転子構造。
【請求項９】
前記２つの開口部は、それぞれが径方向に直交する方向に沿って設けられる、請求項７に記載の回転電機の回転子構造。
【請求項１０】
前記開口部は、前記回転軸の軸中心を通り径方向に伸びる直線を中心線とした線対称の開口部であって、
前記端部に設けられる電磁鋼板における開口部は、前記ロータコアの径方向外側の外縁部との距離が最短となる位置が、前記端部以外の電磁鋼板における位置よりも、前記中心線から前記位置までの距離が短くなるように形成される、請求項１〜９のいずれかに記載の回転電機の回転子構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転子構造に関し、特に、永久磁石がロータコアおよびエンドプレートのいずれか一方に接着剤等により固定される回転子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータ（回転子）とステータ（固定子）とからなる回転電機において、ステータは、複数のスロットが形成されるステータコアと、スロット間に設けられるティースに巻着されたコイルとから構成される。また、ロータは、ロータコアと、磁力を帯びた永久磁石と、回転軸となるシャフトとから構成される。そして、コイルに電力が供給されることにより、磁界が発生する。発生した磁界に基づいて、ロータとステータとの間に磁束の流れが形成されることにより、ロータは回転力を得る。ロータには、電磁鋼板が複数積層されたロータコアに設けられる開口部に永久磁石が挿入される。エンドプレートがロータの回転軸方向からロータコアを挟むようにして設けられる。永久磁石は、ロータコアまたはエンドプレートに接着剤を介して固定される。
【０００３】
このように構成される回転電機として、たとえば、特開２００２−１９１１４３号公報（特許文献１）は、ロータ長手方向中央部での遠心力による外側への変形を抑制し、エアギャップの縮小化を図りつつ高性能な永久磁石式同期モータを開示する。この永久磁石式同期モータは、永久磁石が埋め込まれたロータを有する。ロータは、シャフトと、このシャフトに固定されるとともに外周面近傍にその円周方向に沿って複数のマグネット穴が形成された鉄心と、各マグネット穴に挿入されたマグネットと、鉄心の両側面に配設されてその鉄心とともにシャフトに固定されることによりマグネットから生じる磁束を遮断するための端板とを備える。同期モータは、鉄心の長さ方向の途中部分にマグネット穴を有さない円板状のセパレータを配設し、このセパレータと少なくとも各マグネットの端面とを接着する。
【０００４】
特許文献１に開示された永久磁石式同期モータによると、鉄心の長手方向中央部に配されるセパレータに対して各マグネットの端面とを接着した構造としたため、ロータの長手方向中央部の変形量すなわちロータの回転に伴う遠心膨張量を低減して、モータ設計におけるエアギャップの設定量を小さくすることができ、その結果としてモータの小型化と併せてモータの出力性能を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００２−１９１１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、永久磁石をロータコアおよびエンドプレートのいずれか一方に接着剤を用いて固定すると、接着剤が滲んで、ロータコアとエンドプレートとの間に接着剤が介在する場合があるという問題がある。ロータコアとエンドプレートとの間に接着剤が介在すると、ロータコアとエンドプレートとの相対運動が抑制される。ロータコアとエンドプレートとは、材質が異なるため、異なる線膨張係数を有する。回転電機の作動に伴なって発生する熱や周囲の温度によりロータコアおよびエンドプレートはそれぞれ膨張、収縮する。そのため、線膨張係数の差により、ロータコアおよびエンドプレートの変化量はそれぞれ異なる。したがって、ロータコアおよびエンドプレートの間において、接着剤で固定される部分を起点として、ロータコアには、径方向に沿って圧縮方向あるいは引っ張り方向の応力が発生する場合がある。そのため、ロータコアが大きく変形する可能性がある。
【０００６】
また、ロータコアとエンドプレートとの間に、ロータコアおよびエンドプレートの中間の線膨張係数を有する中間材を介在させることも考えられるが、中間材の大きさの分だけ余計に回転電機の体格が大きくなるという問題がある。
【０００７】
特許文献１に開示された永久磁石式同期モータにおいては、永久磁石をロータコアの開口部に接着剤で固定しており、上述のような問題が発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転電機の体格を大きくすることなく、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させる、あるいは、応力に耐え得る強度を有する回転電機の回転子構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る回転電機の回転子構造は、回転子と固定子とを有する回転電機の回転子構造である。回転子は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されるロータコアと、ロータコアの周方向に沿って形成される開口部に挿入される永久磁石と、ロータコアを回転軸方向から挟むようにして設けられるエンドプレートとを含む。永久磁石は、ロータコアとエンドプレートとのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定される。ロータコアの回転軸方向の端部に設けられる電磁鋼板は、開口部のロータコアの径方向の幅が、端部以外の電磁鋼板の開口部よりも大きくなるように形成される。
【００１０】
第１の発明によると、回転子が回転する際には、永久磁石には回転に基づく遠心力が径方向に働くため、端部に設けられる電磁鋼板の形状を、開口部のロータコアの径方向の幅が、端部以外の電磁鋼板の開口部よりも大きくなるように形成することにより、端部に設けられる電磁鋼板には、永久磁石による遠心力が働かない。そのため、端部に設けられる電磁鋼板においては、遠心力が働かない分だけ、線膨張係数の差によって発生する圧縮方向あるいは引っ張り方向の応力に対する強度を確保することができる。そのため、圧縮あるいは引っ張り応力により電磁鋼板が大きく変形することを防ぐことができる。また、端部に設けられる電磁鋼板の形状を変更するだけでよいため、トルク、出力特性を損なうことがない。さらに、中間材を挿入する必要もないため、回転電機の体格が大きくなることがない。したがって、回転電機の体格を大きくすることなく、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力に耐え得る強度を有する回転電機の回転子構造を提供することができる。
【００１１】
第２の発明に係る回転電機の回転子構造は、回転子と固定子とを有する回転電機の回転子構造である。回転子は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されるロータコアと、ロータコアの周方向に沿って形成される開口部に挿入される永久磁石と、ロータコアを回転軸方向から挟むようにして設けられるエンドプレートとを含む。永久磁石は、ロータコアとエンドプレートとのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定される。ロータコアの回転軸方向の端部に設けられる電磁鋼板における開口部は、開口部とロータコアの径方向外側の外縁部との最短距離が端部以外の電磁鋼板における最短距離よりも大きくなるように形成される。
【００１２】
第２の発明によると、端部に設けられる電磁鋼板における開口部とロータコアの径方向の外側の外縁部との最短距離を、端部以外の電磁鋼板における最短距離よりも大きくするように形成することにより、この部分における強度を向上させることができる。そのため、端部に設けられる電磁鋼板とエンドプレートとが、回転電機の作動に伴なって発生する熱や周囲の温度により膨張、収縮して、線膨張係数の差によって発生する径方向の圧縮あるいは引っ張り応力により電磁鋼板が大きく変形することを防ぐことができる。また、端部に設けられる電磁鋼板の形状を変更するだけでよいため、トルク、出力特性を損なうことがない。さらに、中間材を挿入する必要もないため、回転電機の体格が大きくなることがない。したがって、回転電機の体格を大きくすることなく、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力に耐え得る強度を有する回転電機の回転子構造を提供することができる。
【００１３】
第３の発明に係る回転電機の回転子構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、開口部は、２つの開口部がＶ字型になるように設けられる１対の開口部である。
【００１４】
第３の発明によると、２つの開口部がＶ字型になるように設けられる１対の開口部を有するロータコアに対して本発明を適用しても、端部に設けられる電磁鋼板において、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力に耐え得る強度を確保することができる。
【００１５】
第４の発明に係る回転電機の回転子構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、開口部は、２つの開口部がそれぞれ径方向に直交する方向に沿って設けられる１対の開口部である。
【００１６】
第４の発明によると、２つの開口部がそれぞれ径方向に直交する方向に沿って設けられる１対の開口部を有するロータコアに対して本発明を適用しても、端部に設けられる電磁鋼板において、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力に耐え得る強度を確保することができる。
【００１７】
第５の発明に係る回転電機の回転子構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、開口部は、ロータコアの径方向に直交する方向に沿って形成される開口部である。
【００１８】
第５の発明によると、ロータコアの径方向に直交する方向に沿って形成される開口部を有するロータコアに対して本発明を適用しても、端部に設けられる電磁鋼板において、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力に耐え得る強度を確保することができる。
【００１９】
第６の発明に係る回転電機の回転子構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、開口部は、Ｖ字形状の開口部である。
【００２０】
第６の発明によると、Ｖ字形状の開口部を有するロータコアに対して本発明を適用しても、端部に設けられる電磁鋼板において、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力に耐え得る強度を確保することができる。
【００２１】
第７の発明に係る回転電機の回転子構造は、回転子と固定子とを有する回転電機の回転子構造である。回転子は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成されるロータコアと、ロータコアの周方向に沿って形成される開口部に挿入される永久磁石と、ロータコアを回転軸方向から挟むようにして設けられるエンドプレートとを含む。永久磁石は、ロータコアとエンドプレートとのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定される。開口部は、２つの開口部を有する１対の開口部である。ロータコアの回転軸方向の端部に設けられる電磁鋼板の２つの開口部において、一方の開口部と他方の開口部との間に切り欠き部が形成される。
【００２２】
第７の発明によると、開口部は、２つの開口部を有する１対の開口部である。端部に設けられる電磁鋼板の２つの開口部において、一方の開口部と他方の開口部との間に切り欠き部が形成される。端部に設けられる電磁鋼板とエンドプレートとの間においては、回転電機の作動に伴なって発生する熱や周囲の温度により膨張、収縮して、線膨張係数の差によって、電磁鋼板には、径方向に沿って圧縮方向あるいは引っ張り方向の応力が発生する。そのため、２つの開口部の間が狭いと、その部分に応力が集中する場合がある。そのため、一方の開口部と他方の開口部との間に切り欠き部を形成することにより、圧縮あるいは引っ張り方向の応力に対しては、切り欠き部の隙間が小さくなるように（または、大きくなるように）電磁鋼板が変形して応力が分散される。また、切り欠き部を形成することで、開口部の間を漏れ磁束が通らなくなるため、トルクが向上する。さらに、端部に設けられる電磁鋼板の形状を変更するだけでよいため、トルク、出力特性を損なうことがない。さらに、中間材を挿入する必要もないため、回転電機の体格が大きくなることがない。したがって、回転電機の体格を大きくすることなく、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させる回転電機の回転子構造を提供することができる。
【００２３】
第８の発明に係る回転電機の回転子構造においては、第７の発明の構成に加えて、２つの開口部は、Ｖ字型になるように設けられる。
【００２４】
第８の発明によると、Ｖ字型になるように設けられる２つの開口部を有するロータコアに対して本発明を適用しても、端部に設けられる電磁鋼板において、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させることができる。
【００２５】
第９の発明に係る回転電機の回転子構造においては、第７の発明の構成に加えて、２つの開口部は、それぞれが径方向に直交する方向に沿って設けられる。
【００２６】
第９の発明によると、径方向に直交する方向に沿って設けられる２つ開口部を有するロータコアに対して本発明を適用しても、端部に設けられる電磁鋼板において、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させることができる。
【００２７】
第１０の発明に係る回転電機の回転子構造においては、第１〜９のいずれかの発明の構成に加えて、開口部は、回転軸の軸中心を通り径方向に伸びる直線を中心線とした線対称の開口部である。端部に設けられる電磁鋼板における開口部は、ロータコアの径方向外側の外縁部との距離が最短となる位置が、端部以外の電磁鋼板における位置よりも、開口部の中心線から位置までの距離が短くなるように形成される。
【００２８】
第１０の発明によると、端部に設けられる電磁鋼板の開口部は、ロータコアの径方向外側の外縁部との距離が最短となる位置（以下、最弱点と記載する。）が、端部以外の電磁鋼板における最弱点よりも、開口部の中心線から位置までの距離が短くなるように形成される。これにより、端部に設けられる電磁鋼板の開口部よりも径方向外側の部分に径方向（引っ張り方向あるいは圧縮方向）の応力が発生して、最弱点を中心とした回転方向の力が働いても、最弱点から中心線までの距離を短くすることにより、この回転方向の力を低減させることができる。そのため、熱による最弱点における電磁鋼板の変形を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る回転電機の回転子構造について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３０】
＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に係る回転電機は、回転子と固定子とから構成される。図１に示すように、本実施の形態に係る回転子１００は、シャフト１０８と、ロータコア１０４と、エンドプレート１０２，１０６と、永久磁石１１０とから構成される。
【００３１】
ロータコア１０４は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成される。永久磁石１１０は、ロータコア１０４の周方向に沿って形成される開口部に挿入される。エンドプレート１０２，１０６は、ロータコア１０４をシャフト１０８の軸方向から挟むようにして設けられる。エンドプレート１０２，１０６は、たとえば、アルミニウム合金で形成されるが、材質は非磁性体であれば、特にこれに限定されるものではない。
【００３２】
永久磁石１１０は、ロータコア１０４とエンドプレート１０２，１０６とのうち少なくともいずれか一方に接着剤で固定される。たとえば、接着剤が塗布された永久磁石１１０を開口部に挿入した後、加熱することにより接着剤を硬化させて、永久磁石１１０は、ロータコア１０４またはエンドプレート１０２，１０６に固定される。
【００３３】
このとき、接着剤が滲んで、図２に示すように、ロータコア１０４の軸方向端部の電磁鋼板１１２とエンドプレート１０２との間に接着剤が介在する場合がある。ロータコア１０４とエンドプレート１０２とは、回転子１００の製造工程において接着剤を硬化させる際の加熱あるいは回転電機の作動に伴なって発生する熱により、膨張する。しかしながら、ロータコア１０４とエンドプレート１０２とは、材質が異なるため、線膨張係数に差を有する。そのため、熱によるその変化量（膨張量）は互いに異なる。その結果、接着剤による固定点を介して、電磁鋼板１１２とエンドプレート１０２とにおいて、径方向に沿って圧縮あるいは引っ張り方向の応力が発生する。
【００３４】
本実施の形態において、エンドプレート１０２は、アルミニウム合金で形成されるため、線膨張係数は、電磁鋼板よりも高い傾向にある。したがって、熱による形状の変化量は、エンドプレート１０２の方が大きい。そのため、熱により電磁鋼板１１２とエンドプレート１０２が膨張すると、エンドプレート１０２には、接着剤による固定点を起点として径方向内側（圧縮方向）に応力が発生する。電磁鋼板１１２には、接着剤による固定点を起点として径方向外側（引っ張り方向）に応力が発生する。また、エンドプレート１０２の方が電磁鋼板１１２よりも厚く形成されており、電磁鋼板１１２よりも強度が高い。
【００３５】
本発明は、電磁鋼板１１２が上述のようにして発生する応力を分散させる、あるいは、応力に耐え得る強度を有するように形成される点に特徴を有する。
【００３６】
具体的には、図３に示すように、端部に設けられる電磁鋼板１１２に設けられる開口部１１４は、２つの開口部２０４，２０６が径方向について対称に設けられる１対の開口部である。開口部１１４は、電磁鋼板１１２の周方向に沿って複数設けられるが、特に個数は限定されるものではない。２つの開口部２０４，２０６は、略長方形状を有しており、Ｖ字型になるように設けられる。
【００３７】
端部に設けられる電磁鋼板１１２に設けられる開口部２０４（実線）は、端部以外の電磁鋼板に設けられる開口部３０４（点線）とは形状が異なるように形成される。すなわち、開口部２０４においては、開口部２０４とロータコア１０４の径方向外側の外縁部１１６との最短距離が開口部３０４における最短距離よりも大きくなるように形成される。
【００３８】
また、開口部２０４は、永久磁石１１０の径方向外側の部分に接触しないように形成される。具体的には、開口部２０４の幅方向の寸法Ａは、開口部３０４における幅方向の寸法Ｂよりも大きい。好ましくは、寸法Ａは、回転電機の最大回転時において、ロータコア１０４が変形しても永久磁石１１０が電磁鋼板１１２に接触しない寸法であって、かつ、電磁鋼板１１２よりも軸方向内側の電磁鋼板に接着剤が付着しない寸法が望ましい。
【００３９】
さらに、開口部２０４，２０６の間に切り欠き部２０２が形成される。なお、エンドプレート１０６側の軸方向端部に設けられる電磁鋼板についても、電磁鋼板１１２と同じ形状とするが、その詳細については繰り返さない。
【００４０】
以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る回転電機の回転子構造の作用について説明する。
【００４１】
ロータコア１０４とエンドプレート１０２との間に接着剤が介在した状態で、回転電機の作動に伴なって熱が発生したり、あるいは、周囲温度により冷却されたりすると、エンドプレート１０２とロータコア１０４とは、熱により膨張、収縮する。エンドプレート１０２の方が電磁鋼板１１２よりも線膨張係数が高いため、熱によるエンドプレート１０２の変化量は、電磁鋼板１１２よりも大きい。そのため、エンドプレート１０２には、接着剤による固定点を起点として、エンドプレート１０２の径方向に沿って圧縮方向に応力が働く。一方、電磁鋼板１１２には、接着剤による固定点を起点として引っ張り方向に応力が働く。
【００４２】
このとき、電磁鋼板１１２の開口部２０４においては、永久磁石１１０の径方向外側の部分に接触しないように形成されているため、回転電機が作動して回転子１００が回転している状態である場合においては、電磁鋼板１１２には、永久磁石１１０の遠心力が働かない。
【００４３】
また、開口部２０４の略長方形状の径方向外側の角部において、開口部２０４と外縁部１１６との最短距離が開口部３０４において対応する部分の最短距離よりも大きくなるように形成されているため、電磁鋼板１１２のこの部分における強度は端部以外の電磁鋼板よりも大きい。
【００４４】
さらに、開口部２０４，２０６の間に切り欠き部２０２を設けているため、電磁鋼板１１２における内側から外側への引っ張り方向の応力が働いたときに、電磁鋼板１１２は、切り欠き部２０２の隙間が小さくなるように変形する。なお、切り欠き部２０２の隙間寸法は、最大変形時に隙間がゼロ以上になり、電磁鋼板１１２より軸方向内側の電磁鋼板に接着剤が付着しない寸法でかつ、加工できる最小の寸法以上であれば特に限定されない。
【００４５】
以上のようにして、本実施の形態に係る回転電機の回転子構造によると、端部に設けられる電磁鋼板における開口部とロータコアの径方向の外側の外縁部との最短距離を、端部以外の電磁鋼板における最短距離よりも大きくするように形成することにより、この部分における強度を向上させることができる。
【００４６】
また、端部に設けられる電磁鋼板の形状を、開口部のロータコアの径方向の幅が、端部以外の電磁鋼板の開口部よりも大きくなるように形成することにより、永久磁石の径方向外側の部分に接触しないため、端部に設けられる電磁鋼板には、永久磁石による遠心力が働かない。そのため、端部に設けられる電磁鋼板においては、遠心力が働かない分だけ、線膨張係数の差によって発生する引っ張り方向の応力に対する強度を確保することができる。
【００４７】
さらに、一方の開口部と他方の開口部との間に切り欠き部を形成することにより、この部分に応力が集中することなく、引っ張り方向の応力に対して、切り欠き部の隙間が小さくなるように（または、大きくなるように）電磁鋼板が変形して応力が分散される。また、切り欠き部を形成することで、開口部の間を漏れ磁束が通らなくなるため、トルクが向上する。
【００４８】
また、端部に設けられる電磁鋼板の形状を変更するだけでよいため、トルク、出力特性を損なうことがない。さらに、中間材を挿入する必要もないため、回転電機の体格が大きくなることもない。したがって、回転電機の体格を大きくすることなく、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させる、あるいは、応力に耐え得る強度を有する回転電機の回転子構造を提供することができる。
【００４９】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る回転電機の回転子構造について説明する。
【００５０】
本実施の形態に係る回転電機の回転子構造は、第１の実施の形態に係る回転電機の回転子１００と比較して、ロータコア１０４の開口部の形状が異なる以外は、上述の第１の実施の形態に係る回転電機の構成と同じである。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【００５１】
本実施の形態において、ロータコア１０４に設けられる開口部は、ロータコア１０４の径方向に直交する方向に沿って略長方形状に形成される。
【００５２】
図４に示すように、ロータコア１０４の軸方向端部の電磁鋼板２１２に設けられる開口部２１０（実線）は、端部以外の電磁鋼板に設けられる開口部３０６（点線）とは形状が異なるように形成される。すなわち、開口部２１０においては、開口部２１０とロータコア１０４の径方向外側の外縁部１１６との最短距離が開口部３０６における最短距離よりも大きくなるように形成される。
【００５３】
また、開口部２１０は、永久磁石１１０の径方向外側の部分に接触しないように形成される。具体的には、開口部２１０の長手方向の幅寸法Ｃは、開口部３０６における幅寸法Ｄよりも大きい。好ましくは、寸法Ｃは、回転電機の最大回転時において、ロータコア１０４が変形しても永久磁石１１０が電磁鋼板２１２に接触しない寸法であって、かつ、電磁鋼板２１２よりも軸方向内側の電磁鋼板に接着剤が付着しない寸法が望ましい。
【００５４】
以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る回転電機の回転子構造の作用について説明する。
【００５５】
ロータコア１０４とエンドプレート１０２との間に接着剤が介在した状態で、回転電機の作動に伴なって熱が発生したり、あるいは、周囲の温度により冷却されたりすると、エンドプレート１０２とロータコア１０４とは、熱により膨張、収縮する。エンドプレート１０２の方が電磁鋼板２１２よりも線膨張係数が高いため、熱によるエンドプレート１０２の変化量は、電磁鋼板２１２よりも大きい。そのため、エンドプレート１０２には、接着剤による固定点を起点として、エンドプレート１０２の径方向に沿って圧縮方向に応力が働く。一方、電磁鋼板２１２には、接着剤による固定点を起点として引っ張り方向に応力が働く。
【００５６】
このとき、電磁鋼板２１２の開口部２１０においては、永久磁石１１０の径方向外側の部分に接触しないように形成されているため、回転電機が作動して回転子１００が回転している状態である場合においては、電磁鋼板２１２には、永久磁石１１０の遠心力が働かない。
【００５７】
また、開口部２１０の略長方形状の径方向外側の角部２０８において、開口部２１０と外縁部１１６との最短距離が開口部３０６において対応する角部３０８における最短距離よりも大きくなるように形成されているため、電磁鋼板２１２のこの部分における強度は端部以外の電磁鋼板よりも大きい。
【００５８】
以上のようにして、本実施の形態に係る回転電機の回転子構造によると、端部に設けられる電磁鋼板における開口部とロータコアの径方向の外側の外縁部との最短距離を、端部以外の電磁鋼板における最短距離よりも大きくするように形成することにより、この部分における強度を向上させることができる。
【００５９】
また、端部に設けられる電磁鋼板の形状を、開口部のロータコアの径方向の幅が、端部以外の電磁鋼板の開口部よりも大きくなるように形成することにより、永久磁石の径方向外側の部分に接触しないため、端部に設けられる電磁鋼板には、永久磁石による遠心力が働かない。そのため、端部に設けられる電磁鋼板においては、遠心力が働かない分だけ、線膨張係数の差によって発生する引っ張り方向の応力に対する強度を確保することができる。
【００６０】
さらに、端部に設けられる電磁鋼板の形状を変更するだけでよいため、トルク、出力特性を損なうことがない。さらに、中間材を挿入する必要もないため、回転電機の体格が大きくなることもない。したがって、回転電機の体格を大きくすることなく、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させる、あるいは、応力に耐え得る強度を有する回転電機の回転子構造を提供することができる。
【００６１】
＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態に係る回転電機の回転子構造について説明する。
【００６２】
本実施の形態に係る回転電機の回転子構造は、第１の実施の形態に係る回転電機の回転子１００と比較して、ロータコア１０４の開口部の形状が異なる以外は、上述の第１の実施の形態に係る回転電機の構成と同じである。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
【００６３】
本実施の形態において、ロータコア１０４に設けられる開口部は、ロータコア１０４の径方向に直交する方向に沿って略長方形状に形成される。開口部は、シャフト１０８の軸中心を通り径方向に伸びる直線を中心線として線対称、すなわち、中心線に対して左右対称の形状になるように形成される。
【００６４】
図５に示すように、ロータコア１０４の軸方向端部の電磁鋼板２１４に設けられる開口部２１８（実線）は、端部以外の電磁鋼板に設けられる開口部３１０（点線）とは形状が異なるように形成される。すなわち、開口部２１８は、永久磁石１１０の径方向外側の部分に接触しないように形成される。具体的には、開口部２１８の長手方向の幅寸法Ｅは、開口部３１０における幅寸法Ｆよりも大きい。好ましくは、寸法Ｅは、回転電機の最大回転時において、ロータコア１０４が変形しても永久磁石１１０が電磁鋼板２１４に接触しない寸法であって、かつ、電磁鋼板２１４よりも軸方向内側の電磁鋼板に接着剤が付着しない寸法が望ましい。
【００６５】
また、開口部２１８の略長方形状の径方向外側の角部において、開口部２１８と外縁部１１６との最短距離となる最弱点の位置２１６が、開口部３１０において径方向外側の角部における外縁部１１６との最短距離となる最弱点の位置３１６よりも、開口部２１８の中心線（一点鎖線）からの距離が短くなるように形成される。具体的には、開口部２１８における中心線から最弱点までの寸法Ｇは、開口部３１０における中心線から最弱点までの寸法Ｈよりも短い。
【００６６】
以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る回転電機の回転子構造の作用について説明する。
【００６７】
ロータコア１０４とエンドプレート１０２との間に接着剤が介在した状態で、あるいは、回転電機の作動に伴なって熱が発生したり、あるいは、周囲の温度により冷却されたりすると、エンドプレート１０２とロータコア１０４とは、熱により膨張、収縮する。エンドプレート１０２の方が電磁鋼板２１４よりも線膨張係数が高いため、熱によるエンドプレート１０２の変化量は、電磁鋼板２１４よりも大きい。そのため、エンドプレート１０２には、接着剤による固定点を起点として圧縮方向に応力が働く。一方、電磁鋼板２１４には、接着剤による固定点を起点として引っ張り方向に応力が働く。
【００６８】
このとき、開口部２１８においては、永久磁石１１０の径方向外側の部分に接触しないように形成されているため、回転電機が作動して回転子１００が回転している状態である場合においては、電磁鋼板２１４には、永久磁石１１０による遠心力が働かない。
【００６９】
また、端部に設けられる電磁鋼板２１４の開口部２１８よりも径方向外側の部分に引っ張り方向の応力が発生して、最弱点２１６を中心とした回転方向の力が働いても、開口部２１８の中心線から最弱点２１６までの距離Ｇが、開口部３１０における最弱点３１６までの距離Ｆよりも短くすることにより、この回転方向の力が低減する。
【００７０】
以上のようにして、本実施の形態に係る回転電機の回転子構造によると、端部に設けられる電磁鋼板の形状を、開口部のロータコアの径方向の幅が、端部以外の電磁鋼板の開口部よりも大きくなるように形成することにより、永久磁石の径方向外側の部分に接触しないため、端部に設けられる電磁鋼板には、永久磁石による遠心力が働かない。そのため、端部に設けられる電磁鋼板においては、遠心力が働かない分だけ、線膨張係数の差によって発生する引っ張り方向の応力に対する強度を確保することができる。
【００７１】
また、端部に設けられる電磁鋼板の開口部よりも径方向外側の部分に引っ張り方向の応力が発生して、最弱点を中心とした回転方向の力が働いても、最弱点から中心線までの距離を短くすることにより、この回転方向の力を低減させることができる。そのため、熱による最弱点における電磁鋼板の変形を防ぐことができる。なお、最弱点から中心線までの距離を短くすることにより、十分な強度を確保できる場合は、端部に設けられる電磁鋼板において、最弱点における外縁部と開口部までの距離を短くするように形成してもよい。このようにすると、漏れ磁束を減少させることができるため、漏れ磁束に起因する鉄損の増大等を防止することができ、回転電機の性能を向上させることができる。
【００７２】
さらに、端部に設けられる電磁鋼板の形状を変更するだけでよいため、トルク、出力特性を損なうことがない。さらに、中間材を挿入する必要もないため、回転電機の体格が大きくなることもない。したがって、回転電機の体格を大きくすることなく、ロータコアとエンドプレートとの間に介在する接着剤に起因する応力を分散させる、あるいは、応力に耐え得る強度を有する回転電機の回転子構造を提供することができる。
【００７３】
なお、ロータコアに設けられる開口部としては、上述の実施の形態において説明した開口部の形状に限定されるものではない。たとえば、図６に示すように、Ｖ字形状の開口部を有するロータコアについて、本発明を適用するようにしてもよいし、図７に示すように、ロータコアの径方向に直交する方向に沿って２つの開口部を１対の開口部として有するロータコアについて、本発明を適用するようにしてもよい。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る回転電機の固定子の断面を示す図である。
【図２】図１の点線で囲まれた領域を拡大した図である。
【図３】第１の実施の形態における電磁鋼板の一部の形状を示す図である。
【図４】第２の実施の形態における電磁鋼板の一部の形状を示す図である。
【図５】第３の実施の形態における電磁鋼板の一部の形状を示す図である。
【図６】ロータコアに設けられる開口部の形状の一例を示す図（その１）である。
【図７】ロータコアに設けられる開口部の形状の一例を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００７６】
１００  回転子、１０２，１０６  エンドプレート、１０４  ロータコア、１０８  シャフト、１１０  永久磁石、１１２，２１２，２１４  電磁鋼板、１１４，２０４，２０６，２１０，２１８，３０４，３０６，３１０  開口部、１１６  外縁部、２００，２０８，３００，３０８  角部、２０２  切り欠き部、２１６，３１６  最弱点。
【図１】
2006166571.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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